攝影測量與遙感在鐵路測量中的應(yīng)用

周正濤 萬曉夢

摘 要：隨著科學(xué)的發(fā)展，攝影測量與遙感技術(shù)以一種全新、方便、高效甚至是不可替代的測量方法應(yīng)用在地形測繪領(lǐng)域。本文在闡述攝影測量與遙感技術(shù)的一般原理基礎(chǔ)上，對其在鐵路測量中的應(yīng)用進行了探討。

關(guān)鍵詞：攝影測量 遙感技術(shù)

1攝影測量與遙感技術(shù)概述

1.1攝影測量技術(shù)

攝影測量學(xué)的方法很多，其中航空攝影測量的理論是最常用的。航空攝影測量是利用飛機上攝取的地表相片為依據(jù)進行量測判斷拍攝的地面上物體大小、形狀、空間位置關(guān)系，從而建立被攝取的地區(qū)的地形圖信息數(shù)據(jù)資料。航空攝影是在一定的高度按規(guī)定的時間間隔對要測繪的區(qū)域進行連續(xù)重疊攝影。要求所拍攝的圖片能夠覆蓋整個待測區(qū)，并且有一定的重疊度。攝影測量的主要任務(wù)是對地觀測，因此測繪各種比例尺的地形圖和專題圖，建立地形圖數(shù)據(jù)庫，并貯備各種地理信息系統(tǒng)的建立與更新時需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.2遙感技術(shù)

遙感技術(shù)系統(tǒng)由空間信息采集系統(tǒng)，地面接收、傳輸和預(yù)處理系統(tǒng)，地面實況調(diào)查系統(tǒng)，信息提取與分析應(yīng)用系統(tǒng)幾部分組成。空間信息采集系統(tǒng)由遙感器和遙感平臺組成，遙感平臺是遙感器的載體為其提供工作平臺。遙感器是用來收集、記錄被測目標(biāo)的特征信息并發(fā)送到地面接收站的設(shè)備。地面接收站主要是接受、處理、存檔和發(fā)散各類衛(wèi)星傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)記錄在高密度磁帶、光盤上。保存和記錄數(shù)據(jù)后地面工作站依靠計算機進行圖像預(yù)處理。地面實況調(diào)查系統(tǒng)主要是進行在空間遙感信息獲取前所進行的地物波譜特征測量，還有在空間遙感信息獲取的同時進行與遙感有關(guān)的各種遙測數(shù)據(jù)的收集。最后將收集的遙感圖像信息有針對性的提取，進行具體領(lǐng)域的應(yīng)用或輔助研究。

2攝影測量與遙感在鐵路測量中的應(yīng)用

2.1選線應(yīng)用

線路一般應(yīng)盡量采用直線以及較大半徑的曲線連接，以縮短線路的長度，節(jié)省造價及營運消耗。在縱斷面上則應(yīng)盡量減小坡度，以提高車速。同時，鐵路線路還應(yīng)繞避不良地質(zhì)和水文地段，并盡量繞避重要建筑物以及少占農(nóng)田等，以保證線路工程的質(zhì)量。為了滿足上述要求，必須利用鐵路沿線的地形、地貌、地質(zhì)、等資料，而攝影測量與遙感技術(shù)是提供這些資料有效的技術(shù)手段。攝影測量與遙感技術(shù)在選線中的應(yīng)用主要有兩方面：一是攝影測量與遙感所獲得的地形圖以及數(shù)字高程模型是線路設(shè)計的主要資料;二是航空或者衛(wèi)星遙感影像可直接或間接提供大量的有關(guān)各種地物屬性的信息，為解譯各種地質(zhì)現(xiàn)象和水文要素創(chuàng)造良好的條件。航空或衛(wèi)星影像反映地表地物宏觀、逼真，借助遙感圖像處理軟件處理解譯，并根據(jù)影像所反映出來的紋理、色調(diào)、圖形等特征，可以判釋區(qū)域內(nèi)地層、地質(zhì)構(gòu)造等現(xiàn)象。

2.2既有線路測量應(yīng)用

既有線路攝影測量與遙感技術(shù)是以航空像片或衛(wèi)星遙感影像為測繪基礎(chǔ)，配以一定的野外工作獲取大比例尺地形圖。其應(yīng)用可歸納為：加速既有線路復(fù)測工作，加快獲得完整的既有鐵路技術(shù)基礎(chǔ)資料。大比例尺地形圖可滿足多方面的使用要求。采用攝影測量與遙感技術(shù)測繪大比例尺地形圖的優(yōu)點：一是采用了國家統(tǒng)一的平面坐標(biāo)系和高程系，與國家基本圖或其他部門的地形圖可以溝通使用。二是航測圖片和遙感衛(wèi)星圖片覆蓋面積大、表達現(xiàn)場逼真，可獲得精度較高的大比例尺地形圖。

2.3沿線環(huán)境動態(tài)監(jiān)測

利用遙感技術(shù)可以對鐵路的運行狀況、沿線地質(zhì)環(huán)境變化等進行動態(tài)的監(jiān)測。由于遙感圖像視野開闊、影像逼真，不受地形、交通的限制，獲取資料快，可在室內(nèi)條件下全天候開展影像判釋。此外，遙感技術(shù)為從宏觀背景研究地質(zhì)災(zāi)害的形成與地形、地質(zhì)構(gòu)造等提供了方便，從而有利于揭示其產(chǎn)生原因和分布規(guī)律?？呻S時獲取鐵路沿線地形地層構(gòu)造、地質(zhì)災(zāi)害及環(huán)境變化等情況，還可提供DTM，各種比例尺地形圖、透視圖、各種地質(zhì)專題圖、各種統(tǒng)計數(shù)字等資料。

3遙感新技術(shù)在鐵路測量中的應(yīng)用

3.1SAR干涉測量

雷達干涉測量是利用復(fù)雷達圖像的相位差信息來提取地面目標(biāo)地形三維信息的技術(shù)。獲取數(shù)據(jù)的方式，分別是沿軌道向、與軌道交叉向、重復(fù)飛行干涉測量。雷達干涉測量有特定的數(shù)據(jù)處理技術(shù)流程，與傳統(tǒng)遙感影像數(shù)據(jù)處理完全不同，主要包括：用軌道參數(shù)法或控制點法測定基線，圖像粗配準(zhǔn)和精配準(zhǔn);隨后進行相位解纏，其中最常用的方法有：枝切法、條紋檢測法、最小二乘法、基于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的算法。差分干涉測量技術(shù)是在雷達干涉測量的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是利用復(fù)雷達圖像的相位差信息來提取地面目標(biāo)微小地形變化信息的技術(shù)。根據(jù)消除地形效應(yīng)所采用的方法不同，差分干涉測量可分為基于DEM模擬條紋和基于生成的從干涉紋圖的差分測量。

3.2高分辨率衛(wèi)星遙感

航空遙感、衛(wèi)星遙感等，雖然已經(jīng)得到較多的應(yīng)用，但在反映細(xì)節(jié)構(gòu)造、精細(xì)信息、局部特征時，由于分辨率的限制而不能提供詳實而全面的信息。而高分辨率衛(wèi)星遙感影像既提供高幾何分辨率的全色波段，又提供多光譜數(shù)據(jù)，通過一定的數(shù)據(jù)融合方法，就可提供分辨率更高的多光譜數(shù)據(jù)。高分辨率衛(wèi)星遙感可應(yīng)用為：提供充分、豐富、精確的信息，保證了進行科學(xué)合理的新線的選線工作;將為建立3S地質(zhì)災(zāi)害信息立體防治系統(tǒng)和鐵路管理系統(tǒng)提供多源、多平臺、多時相、多層次、多領(lǐng)域的實時、豐富、準(zhǔn)確、可靠的信息。

3.3高光譜遙感

高光譜遙感與常規(guī)遙感技術(shù)不同之處主要是窄波段、多通道，具有圖像與光譜合二為一的優(yōu)點，它以納米級的超高光譜分辨率和幾十或幾百個波段同時對地表地物成像，能夠獲得地物的連續(xù)光譜信息。這樣，在傳統(tǒng)的二維遙感的基礎(chǔ)上增加了光譜維，形成了一種獨特的三維遙感。通過獲取圖像上任何一個像元或像元組合反映的地球表面物質(zhì)的光譜特性，經(jīng)過計算機圖像處理就能達到快速區(qū)分和識別地表地物的目的。利用高光譜數(shù)據(jù)與專題圖結(jié)合，可以全面對感興趣區(qū)域地質(zhì)進行研究并進行細(xì)分，判釋區(qū)域內(nèi)地層、地質(zhì)構(gòu)造等，給鐵路選線提供可靠的依據(jù)。還可充分利用高光譜圖像中豐富的紋理細(xì)節(jié)進行信息提取。

在鐵路建設(shè)中，攝影測量與遙感作為一種先進的勘測技術(shù)手段，在提高選線質(zhì)量和勘測資料質(zhì)量;提高勘測設(shè)計效率;改善勘測工作條件;節(jié)省基建投資等方面，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，是工程勘測設(shè)計和現(xiàn)代化管理的重要內(nèi)容。

參考文獻

[1] 張占忠.遙感技術(shù)在鐵路勘察選線中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究，2015，1.

[2] 寧仁學(xué).探討測繪學(xué)[J].測繪工程，2014.12.